機(jī)械一體化畢業(yè)設(shè)計---ca6140車床主傳動系統(tǒng)的數(shù)控改造

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計說明書</b></p><p><b>　　（機(jī)電一體化工程）</b></p><p>　　CA6140車床主傳動系統(tǒng)的數(shù)控改造</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　題目 CA6140車床主

2、傳動系統(tǒng)的數(shù)控改造 </p><p>　　本環(huán)節(jié)自 2010 年 3 月 3 日起至 2010 年 4 月 14 日止</p><p>　　進(jìn)行地點(diǎn) </p><p>　　內(nèi)容要求

3、 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)控技術(shù)水平的高低和數(shù)控設(shè)備擁有的多少已成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，在機(jī)械制造中發(fā)揮著巨大的作用，很好地解決了現(xiàn)代機(jī)械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量小、多變零件的加工問題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，大

4、幅度提高生產(chǎn)效率。但是，發(fā)展數(shù)控技術(shù)的最大障礙就是添置設(shè)備的初期投資大，這使許多中小型企業(yè)難以承受。如果淘汰大量的普通機(jī)床，而去購買昂貴的數(shù)控機(jī)床，勢必造成巨大的浪費(fèi)。因此，普通機(jī)床的數(shù)控化改造大有可為。改造舊機(jī)床、配備數(shù)控系統(tǒng)，把普通機(jī)床改裝成 </p><p>　　數(shù)控機(jī)床也是提高機(jī)床數(shù)控化率的一

5、條有效途徑。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控改造，主軸，可編程控制器，進(jìn)給系統(tǒng)，傳動系統(tǒng) </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　CNC technology level and CNC equipment have much to measure a country has become an impo

6、rtant symbol of modern industry. CNC machine as the typical electromechanical products, machinery manufacturing plays an enormous role, very good solution to the complex structure of modern machinery manufacturing, preci

7、sion, small batch and changeable parts processing, and stable product quality can greatly improve the production efficiency. However, the development of numerical control technology is the big</p><p>　　KEY W

8、ORDS cnc transformation, spindle, programmable controller, feeding system and transmission system</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　目 錄5</b></p><p><b>

9、　　前 言6</b></p><p>　　第一章 數(shù)控機(jī)床優(yōu)勢概述6</p><p>　　第二章 普通車床主要結(jié)構(gòu)的數(shù)控改造8</p><p>　　2.1 數(shù)控系統(tǒng)8</p><p>　　2.2 縱向（Z向）進(jìn)給系統(tǒng)的改造10</p><p>　　2.2.1 改造思路10</p>

10、<p>　　2.3 橫向（X向）進(jìn)給系統(tǒng)的改造11</p><p><b>　　2.4 刀架12</b></p><p>　　2.5 主軸傳動系統(tǒng)與滑動導(dǎo)軌副的改造12</p><p>　　2.6 編碼器13</p><p>　　第三章 光柵尺安裝與調(diào)試13</p><p>　

11、　3.1 光柵尺的安裝13</p><p>　　3.2 光柵尺的校正14</p><p>　　第四章 參考點(diǎn)的建立14</p><p><b>　　第五章 結(jié)論14</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　企業(yè)要在激烈的市場競爭中獲得生

12、存、得到發(fā)展,它必須在最短的時間內(nèi)以優(yōu)異的質(zhì)量、低廉的成本,制造出合乎市場需要的、性能合適的產(chǎn)品,而產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣,制造周期的快慢,生產(chǎn)成本的高低,又往往受工廠現(xiàn)有加工設(shè)備的直接影響。目前,采用先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床,已成為我國制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢。購買新的數(shù)控機(jī)床是提高數(shù)控化率的主要途徑,而改造舊機(jī)床、配備數(shù)控系統(tǒng)把普通機(jī)床改裝成數(shù)控機(jī)床也是提高機(jī)床數(shù)控化率的一條有效途徑。我校為適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和教學(xué),對CA6140車床進(jìn)行了數(shù)控化改造。 &l

13、t;/p><p>　　第一章 數(shù)控機(jī)床優(yōu)勢概述</p><p>　　1.普通車床數(shù)控化改造的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　機(jī)床作為機(jī)械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關(guān)注，由于計算機(jī)技術(shù)的興起，促使機(jī)床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導(dǎo)致了應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行柔性自動化控制的新一代機(jī)床－數(shù)控機(jī)床的誕生和發(fā)展。計算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，為人類提供了實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工工藝過程自動化的理

14、想手段。隨著計算機(jī)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，同時使人們對傳統(tǒng)的機(jī)床傳動及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機(jī)床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創(chuàng)機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河。 </p><p>　　數(shù)控機(jī)床是以數(shù)字化的信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位置，機(jī)床電機(jī)的啟動和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種

15、操作和順序動作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計算機(jī)，經(jīng)過譯碼，運(yùn)算，發(fā)出各種指令控制機(jī)床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。 </p><p>　　數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，其主要有以下的優(yōu)點(diǎn)： </p><p>　　(1) 適應(yīng)性強(qiáng)，適合加工單件或小批量的復(fù)雜工件；在數(shù)控機(jī)床上改變加工工件時，只需重新編制新工件的加工程序，就能實(shí)現(xiàn)新工件加工。

16、 </p><p>　　(2) 加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量； </p><p>　　(3) 可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動，能加工形狀復(fù)雜的零件；</p><p>　　(4) 加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時間； </p><p>　　(5)機(jī)床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)效率高（一般為普通機(jī)床的3~5倍）

17、；</p><p>　　(6) 機(jī)床自動化程度高，可以減輕勞動強(qiáng)度改善勞動條件； </p><p>　　(7) 對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術(shù)要求更高。數(shù)控機(jī)床一般由下列幾個部分組成： </p><p>　　(8) 主機(jī)，他是數(shù)控機(jī)床的主題，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。他是用于完成各種切削加工的機(jī)械部件。</p><p

18、>　　(9) 數(shù)控裝置，是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。 </p><p>　　(10) 驅(qū)動裝置，他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動部件，包括主軸驅(qū)動單元、進(jìn)給單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動。當(dāng)幾個進(jìn)給聯(lián)動時，

19、可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。</p><p>　　(11)輔助裝置，指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉(zhuǎn)臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。</p><p>　　(12) 編程及其他附屬設(shè)備，可用來在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲等。</p><

20、;p>　　還具有良好的經(jīng)濟(jì)效益；有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化；數(shù)控改造費(fèi)用低；機(jī)械性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)受限；可充分利用現(xiàn)有的條件；可以采用最新的控制技術(shù)；交貨期短，可滿足生產(chǎn)急需等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床已成為我國市場需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國數(shù)控機(jī)機(jī)床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進(jìn)步，特別是在機(jī)床的高速化、多軸化、復(fù)合化、精密化方面進(jìn)步很大。但是，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床與先進(jìn)國家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設(shè)的需要。隨著

21、數(shù)控機(jī)床越來越多的普及應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益為大家所理解。在國內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機(jī)床的微機(jī)數(shù)控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數(shù)控機(jī)床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術(shù)改造普通機(jī)床，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。我國經(jīng)濟(jì)資源有限，國家大，機(jī)床需要量大，因此不可能拿出相當(dāng)大的資金去購買新型的數(shù)控機(jī)床，而我國的舊機(jī)床很多，用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機(jī)床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機(jī)床的自動化程度，比較符合我國的國情。

22、 </p><p>　　2.我國車床的數(shù)控化改造的現(xiàn)狀與國內(nèi)背景</p><p>　　我國是一個機(jī)床大國，有三百多萬臺普通機(jī)床。但機(jī)床的素質(zhì)差，性能落后，單臺機(jī)床的平均產(chǎn)值只有先進(jìn)工業(yè)國家的1/10左右，差距太大，急待改造。 舊機(jī)床的數(shù)控化改造，顧名思義就是在普通機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。 普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造后，系統(tǒng)應(yīng)能控制主軸轉(zhuǎn)速并實(shí)

23、現(xiàn)其正反轉(zhuǎn)；控制工作臺實(shí)現(xiàn)縱向、橫向和垂直方向的進(jìn)給運(yùn)動（車床刀架能實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動并自動轉(zhuǎn)位換刀；加工螺紋時應(yīng)保證主軸轉(zhuǎn)1 轉(zhuǎn)，刀架移動1 個被加工螺紋的導(dǎo)程）；控制冷卻和潤滑；通過鍵盤輸入加工程序；由顯示器顯示加工狀態(tài)等。</p><p>　　第二章 普通車床主要結(jié)構(gòu)的數(shù)控改造 </p><p><b>　　2.1 數(shù)控系統(tǒng)</b></p>

24、<p>　　數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的靈魂，其性能的穩(wěn)定性直接影響零件的加工的尺寸精度、位置精度及操作工人的人身安全。一般的，普通車床數(shù)控改造時，由于需要加工圓錐、圓弧等曲面，需要選擇兩軸聯(lián)動控制的數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　　采用MCS－51 系列單片機(jī)組成控制系統(tǒng)，由功率步進(jìn)電機(jī)經(jīng)一級齒輪減速后驅(qū)動X、Y、Z 三軸（亦可用聯(lián)軸器將步進(jìn)電機(jī)與絲杠直接聯(lián)結(jié)起來，以減小徑向尺寸）。</p>&l

25、t;p>　　機(jī)床中的主軸、冷卻、潤滑、刀架等均需系統(tǒng)自動控制，為此需設(shè)計接口轉(zhuǎn)換電路和強(qiáng)電控制電路。電器元件可保留使用原機(jī)床中的變壓器、自動斷路器、接觸器等。拆除原電控箱，原位安裝改制后的電控箱。數(shù)控系統(tǒng)改造硬件原理連接如圖 1 所示</p><p>　　圖 1 數(shù)控系統(tǒng)改造硬件框圖</p><p>　　2.1.1 數(shù)控系統(tǒng)的選擇</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)

26、主要有三種類型，改造時，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。 </p><p>　　1、步進(jìn)電機(jī)拖動的開環(huán)系統(tǒng) </p><p>　　該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路控制和功率放大后，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動的位移量、速度和運(yùn)動方向。這種系

27、統(tǒng)不需要將所測得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。 </p><p>　　該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。 </p><p>　　2、 異步電動機(jī)或直流電機(jī)拖動，光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) </p><p>　　該系統(tǒng)與開環(huán)

28、系統(tǒng)的區(qū)別是：由光柵、感應(yīng)同步器等位置檢測裝置測得的實(shí)際位置反饋信號，隨時與給定值進(jìn)行比較，將兩者的差值放大和變換，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以給定的速度向著消除偏差的方向運(yùn)動，直到給定位置與反饋的實(shí)際位置的差值等于零為止。閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜，成本也高，對環(huán)境室溫要求嚴(yán)。設(shè)計和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難。但是可以獲得比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅(qū)動功率更大的特性指標(biāo)?？筛鶕?jù)產(chǎn)品技術(shù)要求，決定是否采用這種系統(tǒng)。 </p&g

29、t;<p>　　3、 交/直流伺服電機(jī)拖動，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) </p><p>　　半閉環(huán)系統(tǒng)檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執(zhí)行部件的位置。它只能補(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機(jī)作成一個整體時則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。 </p><p>　　

30、當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多，國外著名公司的如德國SIEMENS公司、日本FANUC公司；國內(nèi)公司如中國珠峰公司、北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司、華中數(shù)控公司和沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心。 </p><p>　　選擇數(shù)控系統(tǒng)時主要是根據(jù)數(shù)控改造后機(jī)床要達(dá)到的各種精度、驅(qū)動電機(jī)的功率和用戶的要求。</p><p>　　2.1.2電氣控制原理</p><p><

31、;b>　　1、主軸控制系統(tǒng)：</b></p><p>　　主軸采用三相異步電機(jī)驅(qū)動由西門子440變頻器US控制，其動力由U、V、W三相電源經(jīng)變頻器US提供，主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)由指令控制經(jīng)PLC輸出再經(jīng)變頻器US控制主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速由數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)XS9口直接連到變頻器US控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，若出現(xiàn)故障，則由變頻器US發(fā)出信號經(jīng)PLC輸入到數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)判斷故障類型在顯示器上報警顯示報警號。

32、</p><p>　　2、Z軸進(jìn)給伺服控制系統(tǒng)：</p><p>　　Z軸采用松下伺服電機(jī)驅(qū)動由松下伺服模塊控制，其動力由R、S、T三相電源經(jīng)伺服模塊提供，伺服電機(jī)控制刀架的Z（縱向）進(jìn)給與后退（正反轉(zhuǎn)）及進(jìn)給速度與進(jìn)給量指令由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出，它們與數(shù)控系統(tǒng)的接口為XS30-XS33，若出現(xiàn)故障，則由伺服模塊發(fā)出信號經(jīng)PLC輸入到數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)判斷故障類型在顯示器上報警顯示報警號。 <

33、;/p><p>　　3、 X軸進(jìn)給伺服控制系統(tǒng)：</p><p>　　X軸電機(jī)采用雷賽步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，由雷賽伺服模塊控制，其動力由+V1電源經(jīng)伺服模塊提供，步進(jìn)電機(jī)控制刀架的X（橫向）進(jìn)給與后退（正反轉(zhuǎn)）及進(jìn)給速度與進(jìn)給量指令由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出，它與數(shù)控系統(tǒng)的接口為XS30，若出現(xiàn)故障，則由伺服模塊發(fā)出信號經(jīng)PLC輸入到數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)判斷故障類型在顯示器上報警顯示報警號。 </p>

34、<p><b>　　刀架控制電路： </b></p><p>　　刀架電機(jī)采用三相異步電機(jī)驅(qū)動由繼電器模塊控制，刀架電機(jī)控制刀架的換刀（正反轉(zhuǎn)）及轉(zhuǎn)動角度指令由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出，若出現(xiàn)故障，則由PLC發(fā)出信號輸入到數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)判斷故障類型在顯示器上報警顯示報警號。 </p><p>　　5、 光柵尺控制電路：</p><p>　　光柵

35、尺通過測量反饋控制刀架進(jìn)給與后退量的實(shí)際尺寸與指令尺寸的誤差大小反饋給數(shù)控系統(tǒng)，若誤差太大超出允許誤差范圍，數(shù)控系統(tǒng)可根據(jù)加工情況進(jìn)行時時調(diào)整，若出現(xiàn)故障，由系統(tǒng)判斷故障類型并在顯示器上報警顯示報警號。 </p><p>　　2.2 縱向（Z向）進(jìn)給系統(tǒng)的改造</p><p>　　2.2.1 改造思路</p><p>　　絲杠傳動直接關(guān)系到傳動鏈精度。絲杠的選用主要

36、取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。被加工件精度要求不高時可采用滑動絲杠，但應(yīng)檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動絲杠應(yīng)不低于6級，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動絲杠相對滾珠絲杠價格較低，但難以滿足精度較高的零件加工?？v向進(jìn)給系統(tǒng)由伺服電動機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)運(yùn)動，帶動大拖板左右縱向移動。伺服電動機(jī)安裝在縱向絲杠的右端。</p><p>　　剛度驗(yàn)算滾珠絲杠副的

37、軸向變形將引起絲杠導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響其定位精和運(yùn)動平穩(wěn)性，滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形，絲杠與螺母之間滾道的接觸變形，絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形.滾珠絲杠的扭矩變形較小，對縱向變形的影響更 小，可忽略不計，螺母座只要設(shè)計合理，其變形量也可忽略不計.絲杠軸承的軸向接觸變形計算方法可參考機(jī)械設(shè)計手冊.可供滾珠絲杠支承使用的滾動軸承種類很多，目前占優(yōu)勢的有：接觸角為60的推力角接觸球

38、軸承，可以背靠背或面對面組配，還可以三聯(lián)組配，四聯(lián)組配等，為提高剛度和承載能力。因此，只要滾珠絲杠的剛度設(shè)計得好，軸承的軸夏管內(nèi)接觸變形在此可以不予考慮。 </p><p><b>　　2.2.2實(shí)施步驟</b></p><p>　　（1）拆下普通滑動絲杠與溜板箱，取消絲杠與主軸箱齒輪的傳動聯(lián)系，利用原機(jī)床進(jìn)給箱的安裝孔和銷孔安裝齒輪箱體，滾珠絲杠仍安裝在原絲杠位置，

39、兩端采用原固定方式這樣可減小改裝現(xiàn)場，并且由于滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小于原絲杠，從而使縱向進(jìn)給整體剛性優(yōu)于以前。滾珠絲杠選用單圓弧滾道截面，外循環(huán)方式精度選6級。為了在齒輪傳動中消除間隙，實(shí)現(xiàn)微量自動補(bǔ)償以提高傳動精度，選用雙片薄齒輪調(diào)隙，可調(diào)拉彈簧式結(jié)構(gòu)； </p><p>　?。?）拆下絲杠右端的支撐座，在坐標(biāo)鏜床上將其孔徑鏜至40mm，便與伺服電動機(jī)的支撐軸相配合； </p><p>　

40、　（3）車削兩個軸套（分別為一長一短），長套用于連接絲杠左端和左支撐座，短套用于連接絲杠右端與伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸； </p><p>　　（4）對安裝螺母的配件進(jìn)行刨、磨、鉆、鉸和攻絲等加工，使其符合安裝條件； </p><p>　?。?）總裝后，進(jìn)行局部調(diào)整（如滾珠絲杠與道軌的平行度、螺母間隙和螺母上下前后位置等），力求使?jié)L珠絲杠受力均勻，傳動平穩(wěn)，無傳動間隙。 </p><

41、;p>　　2.3 橫向（X向）進(jìn)給系統(tǒng)的改造</p><p>　　2.3.1 改造思路</p><p>　　橫向進(jìn)給系統(tǒng)改造應(yīng)保留原手動機(jī)構(gòu)，用于調(diào)整操作，原有的支撐結(jié)構(gòu)也保留，由步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速器后驅(qū)動滾珠絲杠，使刀架橫向運(yùn)動。步進(jìn)電動機(jī)安裝在大拖板后端，用法蘭盤將步進(jìn)電動機(jī)與大拖板連接起來，一保證其同軸度和提高傳動精度。 </p><p>　　縱、橫向進(jìn)給機(jī)

42、構(gòu)都采用了一級齒輪減速，并用雙片薄齒輪錯齒法消除調(diào)隙，雙片齒輪間沒有家彈簧自動消除間隙，因?yàn)閺椈傻膹椓茈y適應(yīng)負(fù)載的變化情況。當(dāng)負(fù)載較大時，彈簧彈力顯很小，起不到自動消除間隙的作用；當(dāng)負(fù)載較小時，彈簧彈力又明顯很大，則更容易加速齒輪的磨損。為此采用人工定期調(diào)整螺釘緊固的辦法來消除間隙。</p><p>　　2.3.2 實(shí)施步驟</p><p>　?。?）拆下刀架、小拖板及滑動絲杠； <

43、;/p><p>　?。?）車削一根定位芯軸，保證法蘭盤孔與大拖板后孔的同軸度。定位后，配鉆四個螺釘孔，并攻螺紋； </p><p>　?。?）車削一根手輪軸，代替原絲杠手輪軸，用于與滾珠絲杠連接； </p><p>　?。?）車削兩個連接套，用于絲杠連接電機(jī)旋轉(zhuǎn)和手輪軸； </p><p>　　（5）銑去大拖板上與螺母發(fā)生干涉的部位； </

44、p><p>　?。?）利用車床主軸和尾座將螺母安裝到絲杠上，在利用鎖緊螺母進(jìn)行預(yù)緊，消除間隙； </p><p>　?。?）總裝后，用墊片調(diào)整螺母上下位置，使其傳動平穩(wěn)。</p><p><b>　　2.4 刀架 </b></p><p><b>　　2.4.1改造思路</b></p>&

45、lt;p>　　刀架部分是機(jī)床的重要功能部件，對其進(jìn)行改裝主要是為了實(shí)現(xiàn)多刀夾持、自動換刀。 電動刀架能實(shí)現(xiàn)自動換刀功能，降低輔助時間，提高生產(chǎn)效率，根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要，選擇常州亞興機(jī)床數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的四方刀架，它可以完成粗、精車，螺紋車削和切槽、切斷等加工的換刀工作，結(jié)構(gòu)簡單使用。根據(jù)實(shí)際機(jī)床的加工切削需要和系統(tǒng)的 T 功能控制性能，拆除原刀架和小拖板，換上LD4-6132型四方位自動刀架。該刀架內(nèi)帶小容量交流電動機(jī)，控制正轉(zhuǎn)選

46、刀。內(nèi)置的4 只霍爾元件檢測刀位位置，電動機(jī)反轉(zhuǎn)完成刀具定位。刀架的轉(zhuǎn)位由三相異步電動機(jī)來驅(qū)動完成。</p><p><b>　　2.4.2實(shí)施步驟</b></p><p>　?。?）拆下原手動刀架； </p><p>　　（2）在小拖板上鉆四個安裝孔，并攻絲； </p><p>　?。?）手動抬起電動刀架，將刀架安裝在

47、小拖板上； </p><p>　?。?）安裝后，試用MDI功能換刀，觀察三相電源有無接反。</p><p>　　2.5 主軸傳動系統(tǒng)與滑動導(dǎo)軌副的改造</p><p><b>　　2.5.1改造思路</b></p><p>　　為提高機(jī)床自動化程度，實(shí)現(xiàn)在加工過程中自動變速，對原CA6140A主軸傳動系統(tǒng)進(jìn)行一定的改裝。

48、</p><p>　　2.5.2 實(shí)施步驟</p><p>　　（1）取消原變速箱，將主軸電機(jī)換成四速異步電機(jī)； </p><p>　?。?）保留原主軸箱內(nèi)的背齒輪機(jī)構(gòu)。</p><p>　　2.5.3 滑動導(dǎo)軌副</p><p>　　對數(shù)控車床來說，導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通車床導(dǎo)向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性

49、，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。同時要有足夠的剛度，以減少導(dǎo)軌變形對加工精度的影響，要有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤滑。 </p><p>　　普通車床導(dǎo)軌大多采用的是滑動導(dǎo)軌，其動、靜摩擦系數(shù)大，在使用一段時間后都會有不同程度的磨損，對機(jī)床傳動精度和其保持性帶來很大的影響。因此在對其進(jìn)行 數(shù)控化改造的同時必須針對機(jī)床導(dǎo)軌狀況進(jìn)行必要的檢修處理，對于磨損較嚴(yán)重的更要進(jìn)行大修，即進(jìn)行磨削、淬火、貼塑、配刮等處理，同時采用合理的潤

50、滑，充分保證其精度。</p><p><b>　　2.6 編碼器</b></p><p>　　2.6.1 改造思路</p><p>　　車螺紋時，主軸轉(zhuǎn)一圈，車刀移動一個螺距（單頭），主軸與絲杠應(yīng)同步動作，為保證每次吃刀都不亂扣，必須安裝一個光電編碼器。 </p><p>　　按要求編碼器與主軸的傳動比應(yīng)為1：1，由兩個

51、齒數(shù)均為50的塑料齒輪來實(shí)現(xiàn)，但由于車床結(jié)構(gòu)不符合安裝要求，只能通過自制掛輪間接實(shí)現(xiàn)1：1的傳動比要求。</p><p><b>　　2.6.2實(shí)施步驟</b></p><p>　?。?）拆下原有的掛輪，加工兩只67齒與90齒掛輪； </p><p>　?。?）增加一只中間繼電器，有電門鎖開關(guān)來控制機(jī)床的電源； </p><

52、p>　?。?）在電動刀架三相電源進(jìn)線處加裝快速熔斷器和熱繼電器（2.5A），保證電動刀架安全</p><p>　　3 光柵尺安裝與調(diào)試</p><p>　　3.1 光柵尺的安裝</p><p>　　在光柵尺的安裝時應(yīng)盡量與運(yùn)動方向的元件保持一致性；大多數(shù)機(jī)床的運(yùn)動系統(tǒng)一般部是運(yùn)用精密滾珠絲杠副，理論上要求光柵尺安裝在進(jìn)給絲杠副的軸線上。但由于實(shí)際受結(jié)構(gòu)的限制以

53、及空間的影響，光柵尺都安裝在導(dǎo)軌外側(cè)，如果光柵尺裝配不當(dāng)，特別導(dǎo)軌誤差，對位置測量有巨大影響。為了將由此產(chǎn)生的阿貝誤差降到很小，定尺和定尺外殼應(yīng)盡可能地固定于機(jī)床的固定結(jié)合面上，安裝面一定要與機(jī)床導(dǎo)軌平行。這就要求安裝面與絲杠軸線的正側(cè)(即安裝基面與運(yùn)動導(dǎo)向基面)保持平行≤0.10mm。在加工安裝基面時可以加工一個2～5mm的凸臺作為光柵尺的定位基準(zhǔn)，要求與導(dǎo)軌正側(cè)≤0.01。在安裝光柵尺時可以靠在定位基準(zhǔn)上，這樣也便于光柵尺的裝配，光

54、柵尺安裝在導(dǎo)軌外側(cè)，也便于調(diào)試和將來的維修。 </p><p>　　光柵尺在安裝時，要避免各種加速度，抗振的最高值在55～2000Hz，對振擊和沖擊負(fù)荷(平正弦型)允許加速度最高值在llns；在裝配調(diào)整時應(yīng)避免使用鋼件或相近材質(zhì)的部件；不要固定在熱源附近，機(jī)床在使用一年以后，應(yīng)對光柵尺進(jìn)行校正，同時應(yīng)檢驗(yàn)光柵尺的運(yùn)行情況；如需清洗時應(yīng)該用棉球沾無水酒精擦拭，如果光柵尺污物太多，應(yīng)讓技術(shù)人員拆下光柵尺的一頭用無水酒

55、精沖洗，不允許用其他可以產(chǎn)生結(jié)膜的物質(zhì)清洗。</p><p>　　3.2 光柵尺的校正</p><p>　　首先將掃描頭輸出接頭與數(shù)字顯示器相連，把掃描頭移至測量起點(diǎn)，將激光干涉儀置于工作臺上并將其清零；然后將掃描頭全程移動，轉(zhuǎn)動校正螺釘，使其在任意位置上時數(shù)字顯示器上讀數(shù)與激光干涉儀上的讀數(shù)相等。 </p><p>　　光柵尺的定尺與動尺的相對移動代表機(jī)床的位移，

56、定尺安裝在固定結(jié)合面上，而動尺則需要用支架與運(yùn)動部件連接，這就要求支架有足夠的剛性。在動尺運(yùn)行時，要消除支架也各部件間的共振。</p><p>　　第四章 參考點(diǎn)的建立</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的加工是由程序控制完成的，所以坐標(biāo)系的確定與使用非常重要。根據(jù)ISO841標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系用右手笛卡兒坐標(biāo)系作為標(biāo)準(zhǔn)確定。數(shù)控車床平行與主軸方向即縱向?yàn)閆軸，垂直與主軸的方向即橫向?yàn)閄軸，刀

57、具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)檎颉?</p><p>　　CA6140A車床的坐標(biāo)原點(diǎn)定在卡盤基座與主軸中心的交點(diǎn)上，如圖4.1所示；數(shù)控系統(tǒng)是通過檢測參考點(diǎn)的具體位置來確定機(jī)床坐標(biāo)系的，選用兩個限位開關(guān)，X軸反向和Z軸反向安裝在機(jī)床上，用于建立參考點(diǎn)，當(dāng)移動刀架兩個都有信號輸出時，刀架的當(dāng)前位置就為參考點(diǎn)R，測量X 和Z ，并將它們寫入機(jī)床數(shù)據(jù)庫，即可在數(shù)控系統(tǒng)中建立坐標(biāo)系。利用手動對刀，設(shè)定機(jī)床的原點(diǎn)O（x=0，z=0

58、），位于卡盤前端面中心，設(shè)定機(jī)床軟極限C（x=200，z=200）; </p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　通過這次設(shè)計，綜合運(yùn)用了機(jī)械課程設(shè)計和其它課程地理論和實(shí)際知識，掌握了機(jī)械設(shè)計的一般能力，樹立了正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)了分析和解決問題的能力，使我對知識有了一次更大的了解；還有對設(shè)計工作的基本技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，

59、并為進(jìn)行一般機(jī)械的設(shè)計創(chuàng)造了一定條件。</p><p>　　改造后普通車床適合于汽車、石油機(jī)械、軍工等多種行業(yè)的機(jī)械加工，主要用于軸類、盤類的精加工和半精加工，可以加工內(nèi)、外圓柱表面、錐面、車削螺紋、鏜孔、鉸孔以及各種曲線回轉(zhuǎn)體。改造夠成的數(shù)控車床采用模塊化設(shè)計，可根據(jù)用戶不同的需求，配備不同的裝置及附件。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：</p><p>　　1.Z軸全數(shù)字交流伺服閉環(huán)控制；X軸全數(shù)字交流伺服開

60、環(huán)控制。 </p><p>　　2.主軸可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速與恒速切削。 </p><p>　　3.中文液晶顯示及圖形軌跡顯示。 </p><p>　　床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 </p><p>　　最大工件長度（二頂尖間距離） 最大車削長度(最大加工長度) </p><p><b>　　四工位：850 </b&g

61、t;</p><p>　　在整個機(jī)床的改造過程中涉及到許多測試、調(diào)試問題，在硬件設(shè)備改造安裝好好，需對機(jī)床的機(jī)械部分進(jìn)行調(diào)整，對插補(bǔ)（直線、圓?。?，反向間隙補(bǔ)償參考點(diǎn)，螺紋加工等參數(shù)進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，試切工件對參數(shù)進(jìn)行整體優(yōu)化完全滿足生產(chǎn)質(zhì)量與精度要求生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。 </p><p>　　通過上述方案改造的普通車床，加工精度明顯提高，定位準(zhǔn)確可靠，操作方便。與購買相同配置的數(shù)控車床相比，性能價

62、格比高，改造的費(fèi)用近2萬元（不含機(jī)床的費(fèi)用），而購置同類型的普通數(shù)控機(jī)床的價格近5萬元。本次改造最大的收獲是：通過老師的指導(dǎo)，鞏固了理論知識，提高了實(shí)際動手能力，積累了一定的機(jī)床改造經(jīng)驗(yàn)。 </p><p>　　由于不同機(jī)床其結(jié)構(gòu)、功能和性能差異很大，在對每臺機(jī)床數(shù)控改造之前，工程技術(shù)人員必須對改造的對象進(jìn)行充分深入的調(diào)查研究，和機(jī)床的用戶，維修技術(shù)員、以及操作者緊密配合，制定出合理準(zhǔn)確的改造方案。根據(jù)我們的改造

63、經(jīng)。 </p><p>　　我國現(xiàn)有機(jī)床中,近幾年急需技術(shù)改造的約占25%,這將蘊(yùn)藏著無限商機(jī)。機(jī)床改造主要是采用數(shù)控和計算機(jī)控制技術(shù),我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展和機(jī)床數(shù)控化改造應(yīng)緊跟世界潮流,發(fā)展多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng),開發(fā)高速、高精度、高效加工中心等關(guān)鍵技術(shù),向智能化方向發(fā)展 總之，良好的開端是成功的一半。只有制定好改造的技術(shù)路線和方案，改造的成功才有保障</p><p><b>　　參考

64、文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 蔡悅?cè)A，劉文清，何哲明. 基于MCS—51 單片機(jī)的普通機(jī)床數(shù)控改造[J]. 常德師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2001，（3）：25－26.</p><p>　　[2] 陳艷紅，韓洪濤. CA6140 型車床的數(shù)控改造與實(shí)踐[J]. 機(jī)床與液壓，2002，（5）：211－212.</p><p>　　[3] 寥